一种耦合换热器和重芳烃塔换热系统的制作方法

本实用新型涉及芳烃二甲苯生产系统，尤其是涉及一种二甲苯生产系统中的换热系统。

背景技术：

PX（对二甲苯）是一种重要的基本有机化工原料，主要用于制取对苯二甲酸（PTA）及对苯二甲酸二甲酯（DMT），进而生产聚酯。因此，PX 可称为聚酯产品链的龙头，是重要的化工原料， 在现代国民经济中有着极其重要的地位和作用。截止到2011年，我国的PX产量已超过600万吨/年，已经成为世界上最大的生产国之一。

目前PX生产主要以C8芳烃（间二甲苯、邻二甲苯和乙苯）为原料，通过异构化反应、吸附分离以及精馏分离过程即可获得高纯度的PX产品。异构化单元的功能是以贫PX的C8混合物为原料，通过异构化反应获得富含PX的反应产物；吸附分离单元的功能是通过吸附分离和精馏手段获得高纯度的PX产品，同时分离出贫PX的C8混合物作为异构化反应单元的原料；二甲苯精馏单元的功能是实现C8A和C9+清晰切割，C8A作为吸附分离进料。

二甲苯精馏单元采用精密分馏工艺，将混合芳烃中的C8A、C9A分离出来，分别作为原料提供给吸附分离和歧化单元，从而将联合装置各单元有机的联合起来。二甲苯塔采用加压操作，操作压力一般为1.0Mpa（a），利用塔顶和塔底高温物流分别作为其它单元集中供热热源，重芳烃塔主要接受来自二甲苯塔底物流，分离出其中C9A芳烃，为歧化单元提供进料，塔底C9+芳烃出装置。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种耦合换热器和重芳烃塔换热系统，可以实现重芳烃塔的无泄漏取热和供热，节能效果显著。

本实用新型第一方面提供一种耦合换热器，所述耦合换热器包括壳体、给热换热管、取热换热管和中心管，壳体上部设置有中间介质出口，壳体下部设置有中间介质入口，中心管设置于壳体内部且中心管的上端和下端与壳体内壁固定连接，给热换热管缠绕在中心管下部，取热换热管缠绕在中心管上部。

本实用新型所述耦合换热器中，所述给热换热管缠绕在中心管下部，多层缠绕，且相邻两层给热换热管错向布置。

本实用新型所述耦合换热器中，所述取热换热管缠绕在中心管上部，多层缠绕，且相邻两层取热换热管错向布置。

本实用新型第二方面提供一种重芳烃塔换热系统，所述换热系统包括重芳烃塔、空冷器、回流罐、回流泵、压缩机、第一换热单元、第二换热单元；所述第一换热单元包括第一耦合换热器、第一中间介质储罐、第一循环泵，第二换热单元包括第二耦合换热器、第二中间介质储罐、第二循环泵，所述重芳烃塔塔顶气相出口经管线与第一耦合换热器的给热换热管入口连接，第一耦合换热器的给热换热管出口经空冷器与回流罐入口连接，回流罐出口经回流泵后分两路，其中第一路循环回重芳烃塔，第二路与回流出料管线连接；重芳烃塔的塔底液相出口经塔底泵与第二耦合换热器的取热换热管入口连接、第二耦合换热器的取热换热管出口经过管线与重芳烃塔下部连接，所述压缩机出口经管线与第二耦合换热器给热换热管入口连接，第二耦合换热器给热换热管给热换热管出口经管线与膨胀阀入口连接，膨胀阀出口经管线与第一耦合换热器的取热换热管入口连接，第一耦合换热器的取热换热管出口经管线与压缩机入口连接。

本实用新型重芳烃塔换热系统中，所述第一中间介质储罐经第一补液管线与第一循环泵入口连接，第一循环泵出口经管线与第一耦合换热器的中间介质入口连接，第一耦合换热器的中间介质出口经管线与第一循环泵入口连接。

本实用新型重芳烃塔换热系统中，所述第二中间介质储罐经第二补液管线与第二循环泵入口连接，第二循环泵出口经管线与第二耦合换热器的中间介质入口连接，第二耦合换热器的中间介质出口经管线与第二循环泵入口连接。

本实用新型重芳烃塔换热系统中，所述第一中间介质储罐设置有第一压力控制系统，所述第一压力控制系统包括第一压力传感器、第一压力调节阀、第一维压线。第一压力传感器测量第一中间介质储罐内压力，通过第一维压线经第一压力调节阀维持第一中间介质储罐内设定压力，第一中间介质储罐内存储有第一中间介质，通过第一补液管线将压力传递到第一耦合换热器。确保第一中间介质压力大于第一耦合换热器内取热、给热物流介质压力。

本实用新型重芳烃塔换热系统中，所述第二中间介质储罐设置有第二压力控制系统，所述第二压力控制系统包括第二压力传感器、第二压力调节阀、第二维压线。第二压力传感器测量第二中间介质储罐内压力，通过第二维压线经第二压力调节阀维持第二中间介质储罐内设定压力，第二中间介质储罐内存储有第二中间介质，通过第二补液管线将压力传递到第二耦合换热器。确保第二中间介质压力大于第二耦合换热器内取热、给热物流介质压力。

本实用新型重芳烃塔换热系统中，所述回流罐出口第二路与回流出料管线连接，然后送至歧化单元。

本实用新型重芳烃塔换热系统中，所述第一耦合换热器和第二耦合换热器采用具有如下结构的换热器，所述换热器包括壳体、给热换热管、取热换热管和中心管，壳体上部设置有中间介质出口，壳体下部设置有中间介质入口，中心管设置于壳体内部且中心管的上端和下端与壳体内壁固定连接，给热换热管缠绕在中心管下部，取热换热管缠绕在中心管上部。

上述换热器中，所述给热换热管缠绕在中心管下部，多层缠绕，且相邻两层给热换热管错向布置。

上述换热器中，所述取热换热管缠绕在中心管上部，多层缠绕，且相邻两层取热换热管错向布置。

本实用新型重芳烃塔换热系统中，所述压缩机由驱动机驱动，所述压缩机可以为离心压缩机、往复压缩机、螺杆压缩机中的一种或几种。所述驱动机采用电驱动。

本实用新型重芳烃塔换热系统中，所述回流罐为卧式或立式，优选为卧式。

本实用新型重芳烃塔换热系统中，所述第一循环泵、第二循环泵采用离心泵、容积泵中的一种或几种。

本实用新型重芳烃塔换热系统中，所述压缩机中的热泵工质为水

本实用新型重芳烃塔换热系统中，第一耦合换热器内中间介质组分可以为重芳烃塔塔顶凝液。

本实用新型重芳烃塔换热系统中，第二耦合换热器内中间介质组分为可以重芳烃塔塔底液。

与现有技术相比，本实用新型所述的耦合换热器和重芳烃塔换热系统具有如下优点：

本实用新型所述重芳烃塔换热系统通过设置中间介质循环将给工艺物流与热泵工质隔开，并通过中间介质循环、工艺物流、热泵工质的梯级压力设置确保压缩机工质不会漏入工艺物流。并且通过有效回收重芳烃塔塔顶热量，并将热量品位提升，再次通过耦合换热器系统为重芳烃塔提供再沸热源，减少了重芳烃塔底加热炉负荷，整个系统COP值达到8以上，节能效果显著。

附图说明

图1为本实用新型重芳烃塔换热系统示意图。

图2为本实用新型耦合换热器示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例来进一步说明本实用新型的具体情况，但不限于下述的实施例。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语 “上”、“下”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设有”、“置于”、“相连”、“连接”、“安装”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型提供了一种耦合换热器，如图2所示，所述耦合换热器包括壳体1、给热换热管2、取热换热管3和中心管4，壳体1上部设置有中间介质出口5，壳体下部设置有中间介质入口6，中心管4设置于壳体1内部且中心管4的上端和下端与壳体内壁固定连接，给热换热管2缠绕在中心管4下部，取热换热管3缠绕在中心管4上部。所述给热换热管2缠绕在中心管4下部，多层缠绕，且相邻两层给热换热管错向布置。所述取热换热管3缠绕在中心管4上部，多层缠绕，且相邻两层取热换热管错向布置。

本实用新型提供了一种重芳烃塔换热系统，如图1所示，所述换热系统包括重芳烃塔7、空冷器9、回流罐8、回流泵18、压缩机21、第一换热单元、第二换热单元；所述第一换热单元包括第一耦合换热器10、第一中间介质储罐16、第一循环泵17，第二换热单元包括第二耦合换热器22、第二中间介质储罐26、第二循环泵28，所述重芳烃塔7塔顶气相出口经管线与第一耦合换热器10的给热换热管入口连接，第一耦合换热器10的给热换热管出口经空冷器9与回流罐8入口连接，回流罐8出口经回流泵18后分两路，其中第一路循环回重芳烃塔7，第二路与回流出料管线19连接，然后送至二甲苯生产装置中的歧化单元（图1中未画出）；重芳烃塔7的塔底液相出口经塔底泵29与第二耦合换热器22的取热换热管入口连接、第二耦合换热器22的取热换热管出口经过管线与重芳烃塔7下部连接，所述压缩机21出口经管线与第二耦合换热器22的给热换热管入口连接，第二耦合换热器22的给热换热管给热换热管出口经管线与膨胀阀13入口连接，膨胀阀13出口经管线与第一耦合换热器10的取热换热管入口连接，第一耦合换热器10的取热换热管出口经管线与压缩机21入口连接。所述压缩机21由驱动机20驱动。所述第一中间介质储罐16经第一补液管线11与第一循环泵17入口连接，第一循环泵17出口经管线与第一耦合换热器10的中间介质入口连接，第一耦合换热器10的中间介质出口经管线与第一循环泵17入口连接。所述第二中间介质储罐26经第二补液管线27与第二循环泵28入口连接，第二循环泵28出口经管线与第二耦合换热器22的中间介质入口连接，第二耦合换热器22的中间介质出口经管线与第二循环泵28入口连接。所述第一中间介质储罐16设置有第一压力控制系统，所述第一压力控制系统包括第一压力传感器12、第一压力调节阀15、第一维压线14，第一压力传感器12测量第一中间介质储罐16内压力，通过第一维压线14经第一压力调节阀15维持第一中间介质储罐16内设定压力，第一中间介质储罐16内存储有第一中间介质，通过第一补液管线11将压力传递到第一耦合换热器10，确保第一中间介质压力大于第一耦合换热器10内取热、给热物流介质压力。所述第二中间介质储罐26设置有第二压力控制系统，所述第二压力控制系统包括第二压力传感器23、第二压力调节阀24、第二维压线25。第二压力传感器23测量第二中间介质储罐内26压力，通过第二维压线25经第二压力调节阀24维持第二中间介质储罐26内设定压力，第二中间介质储罐26内存储有第二中间介质，通过第二补液管线27将压力传递到第二耦合换热器22，确保第二中间介质压力大于第二耦合换热器22内取热、给热物流介质压力。

本实用新型所述重芳烃塔换热系统的具体工作过程如下：重芳烃塔塔顶物流（温度180℃左右，压力0.345Mpa左右），进入第一耦合换热器的给热换热管内，与来自第一循环泵的压力为0.8Mpa左右，温度165℃左右的第一中间介质进行换热，将自身热量传递给第一耦合换热器内的第一中间介质，第一中间介质升温至170℃左右进入第一耦合换热器上部。塔顶物流温度降低至170℃，冷凝为液态，进入空冷器进一步冷却，然后进入回流罐，回流罐的物料经回流泵后分成两路，其中第一路循环回重芳烃塔，第二路经回流出料管线送至二甲苯生产装置中的歧化单元。压缩机中的2.2Mpa左右的液态热泵工质经过膨胀阀后降压至515Kpa，闪蒸降温，部分气化，温度约160℃左右，然后进入第一耦合换热器中取热换热管内，与来自第一耦合换热器下部的第一中间介质换热气化，第一中间介质降温至165℃从第一耦合换热器上部的中间介质出口返回第一循环泵，热泵工质在第一耦合换热器取热换热管内全部气化后温度约165℃进入压缩机压缩，升温升压至2.2Mpa，温度约305℃，进入第二耦合换热器中给热换热管，与来自第二循环泵的压力约2.5Mpa，温度约205℃左右的第二中间介质换热，将第二中间介质加热至215℃左右，同时热泵工质降温至220℃，凝结放热为液态，返回膨胀阀再次膨胀。重芳烃塔的塔底物料经塔底泵进入第二耦合换热器的取热换热管内，与来自第二耦合换热器下部的第二中间介质换热，第二中间介质降温至205℃左右返回第二循环泵，塔底物料升温至205℃再沸后，返回重芳烃塔。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。